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DAO設(shè)計模式
DAO(Data Access Object)模式實際上是兩個模式的組合，即Data Accessor 模式和 Active Domain Object 模式，其中 Data Accessor 模式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)訪問和業(yè)務(wù)邏輯的分離，而Active Domain Object 模式，其中Data Accessor模式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)訪問和業(yè)務(wù)邏輯的分離，而Active Domain Object 模式實現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的對象化封裝，一般我們將這兩個模式組合使用，因此，考慮到這些因素，這里將其作為同一個主題加以討論。如圖展示了DAO模式的實現(xiàn)層次。
DAO模式通過對業(yè)務(wù)層提供數(shù)據(jù)抽象層接口，實現(xiàn)了以下目標(biāo)：
1. 數(shù)據(jù)存儲邏輯的分離
通過對數(shù)據(jù)訪問邏輯進(jìn)行抽象，為上層機構(gòu)提供抽象化的數(shù)據(jù)訪問接口。業(yè)務(wù)層無需關(guān)心具體的select,insert,update操作，這樣，一方面避免了業(yè)務(wù)代碼中混雜JDBC調(diào)用語句，使得業(yè)務(wù)落實實現(xiàn)更加清晰，另一方面，由于數(shù)據(jù)訪問幾口語數(shù)據(jù)訪問實現(xiàn)分離，也使得開發(fā)人員的專業(yè)劃分成為可能。某些精通數(shù)據(jù)庫操作技術(shù)的開發(fā)人員可以根據(jù)接口提供數(shù)據(jù)庫訪問的最優(yōu)化實現(xiàn)，而精通業(yè)務(wù)的開發(fā)人員則可以拋開數(shù)據(jù)曾德繁瑣細(xì)節(jié)，專注于業(yè)務(wù)邏輯編碼。
2. 數(shù)據(jù)訪問底層實現(xiàn)的分離
DAO模式通過將數(shù)據(jù)訪問計劃分為抽象曾和實現(xiàn)曾，從而分離了數(shù)據(jù)使用和數(shù)據(jù)訪問的地稱實現(xiàn)細(xì)節(jié)。這意味著業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)訪問的底層細(xì)節(jié)無關(guān)，也就是說，我們可以在保持上層機構(gòu)不變得情況下，通過切換底層實現(xiàn)來修改數(shù)據(jù)訪問的具體機制，常見的一個例子就是，我們可以通過僅僅替換數(shù)據(jù)訪問曾實現(xiàn)，將我們的系統(tǒng)部署在不同的數(shù)據(jù)庫平臺之上。
3. 資源管理和調(diào)度的分離
在數(shù)據(jù)庫操作中，資源的管理和調(diào)度是一個非常值得關(guān)注的主題。大多數(shù)系統(tǒng)的性能瓶頸往往并非集中于業(yè)務(wù)邏輯處理本身。在系統(tǒng)涉及的各種資源調(diào)度過程中，往往存在著最大的性能黑洞，而數(shù)據(jù)庫作為業(yè)務(wù)系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)資源，自然也成為關(guān)注的焦點。DAO模式將數(shù)據(jù)訪問邏輯從業(yè)務(wù)邏輯中脫離開來，使得在數(shù)據(jù)訪問層實現(xiàn)統(tǒng)一的資源調(diào)度成為可能，通過數(shù)據(jù)庫連接池以及各種緩存機制(Statement Cache,Data Cache等，緩存的使用是高性能系統(tǒng)實現(xiàn)的一個關(guān)鍵所在)的配合使用，往往可以保持上層系統(tǒng)不變的情況下，大幅度提升系統(tǒng)性能。
4．?dāng)?shù)據(jù)抽象
在直接基于JDBC調(diào)用的代碼中，程序員面對的數(shù)據(jù)往往是原始的RecordSet數(shù)據(jù)集，誠然這樣的數(shù)據(jù)集可以提供足夠的信息，但對于業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)過程而言，如此瑣碎和缺乏寓意的字段型數(shù)據(jù)實在令人厭倦。
DAO 模式通過對底層數(shù)據(jù)的封裝，為業(yè)務(wù)曾提供一個面向?qū)ο蟮慕涌冢沟脴I(yè)務(wù)邏輯開發(fā)員可以面向業(yè)務(wù)中的實體進(jìn)行編碼。通過引入DAO模式，業(yè)務(wù)邏輯更加清晰，且富于形象性和描述性，這將為日后的維護(hù)帶來極大的便利。試想，在業(yè)務(wù)曾通過Customer.getName方法獲得客戶姓名，相對于直接通過SQL語句訪問數(shù)據(jù)庫表并從ResultSet中獲得某個字符型字段而言，哪種方式更加易于業(yè)務(wù)邏輯的形象化和簡潔化？
空洞地談些理論固然沒有什么價值，我們需要看到的是通過對應(yīng)用設(shè)計模式之后，我們的代碼到底有怎樣的改觀，進(jìn)而才能對設(shè)計帶來的優(yōu)劣有所感悟。下面讓我們來看看代碼：
代碼
- Public BigDecimal calcAmount(String customerID,BigDecimal amount){
- //根據(jù)客戶ID獲得客戶記錄
- Customer customer = CustomerDAO.getCustomer(customerID);
-
- //根據(jù)客戶登記獲得打折規(guī)則
- Promotion promotion = PromotionDAO.getPromotion(customer.getLevel());
-
- //累積客戶總消費額，并保存累計結(jié)果
- Customer.setSumAmount(customer.getSumAmount().add(amount));
- CustomerDAO.save(customer);
-
- //返回打折后金額
- Return amount.multiply(promotion.getRatio());
- }
這樣的代碼相信已經(jīng)足夠明晰，即使對于缺乏數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)的讀者也可以輕松閱讀。
從上面這段代碼中，我們可以看到，通過DAO模式對各個數(shù)據(jù)庫對象進(jìn)行封裝，我們對業(yè)務(wù)層屏蔽了數(shù)據(jù)庫訪問的底層實現(xiàn)，業(yè)務(wù)曾僅包含與本領(lǐng)域相關(guān)的邏輯對象和算法，這樣對于業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)人員(以及日后專注于業(yè)務(wù)邏輯的代碼閱讀者)而言，面對的是一個簡潔明快的邏輯實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。業(yè)務(wù)層的開發(fā)和維護(hù)將變得更加簡單。
DAO模式中，數(shù)據(jù)庫訪問層實現(xiàn)被隱藏到Data Accessor中，前面說過，DAO模式實際上是兩個模式的組合，即Data Accessor 和 Domain Object模式。
何謂 Data Accessor?即將數(shù)據(jù)訪問的實現(xiàn)機制加以封裝，與數(shù)據(jù)的使用代碼相分離，從外部來看，Data Accessor 提供了黑盒式的數(shù)據(jù)存取接口。
Domain Object則提供了對所面向領(lǐng)域內(nèi)對象的封裝。
從某種意義上，我們可以這么理解：
代碼
- Data Accessor object (DAO) =Data +Accessor + domain object
這個等式自左向右，形象地描述了設(shè)計分離的3個層次。
現(xiàn)在，對于上面的例子，來看看業(yè)務(wù)層后所隱藏的實現(xiàn)細(xì)節(jié)：
首先，我們這個計算打折后金額的業(yè)務(wù)過程中，涉及了兩個業(yè)務(wù)對象，即客戶對象Customer，和促銷規(guī)則對象Promotion。自然，這兩個對象也就成為了此業(yè)務(wù)領(lǐng)域(Business Domain)中的Domain Object，所謂Domain Object，簡單來講就是對領(lǐng)域內(nèi)(Domain)涉及的各個數(shù)據(jù)對象，反映到代碼，就是一個擁有相關(guān)屬性的getter,setter方法的JavaClass(Java Bean)
以Customer和CustomerDao為例，實現(xiàn)代碼如下(Promotion 和 PromotionDAO的實現(xiàn)代碼與此類似)：
DAO 模式的進(jìn)一步改良
上面的例子中我們通過DAO模式實現(xiàn)了業(yè)務(wù)路基與數(shù)據(jù)邏輯的分離。對于專項開發(fā)(為特定客戶環(huán)境指定的特定業(yè)務(wù)系統(tǒng))而言，這樣的分離設(shè)計差不多已經(jīng)可以實現(xiàn)開發(fā)過程中業(yè)務(wù)層面與數(shù)據(jù)層面的相對獨立，并且在實現(xiàn)復(fù)雜性與結(jié)構(gòu)清晰性上達(dá)到較好的平衡。
然而，對于一個產(chǎn)品化的業(yè)務(wù)系統(tǒng)而言，目前的設(shè)計卻仍稍顯不足。相對專項原發(fā)的軟件項目而言，軟件產(chǎn)品往往需要在不同客戶環(huán)境下及時部署。一個典型情況就是常見的論壇系統(tǒng)，一個商業(yè)論壇系統(tǒng)可能會部署在廠前上萬個不同的客戶環(huán)境中。誠然，由于java良好的跨平臺支持，我們在操作系統(tǒng)之間大可輕易遷移，但在另外一個層面，數(shù)據(jù)庫層，卻仍然面臨著平臺遷移的窘境。客戶可能已經(jīng)購買了Oracle,SQLServer,Sybase 或者其他類型的 數(shù)據(jù)庫。這就意味著我們的產(chǎn)品必須能部署在這些平臺上，才能滿足客戶的需求。
對于我們現(xiàn)有的設(shè)計而言，為了滿足不同客戶的需求，我們可以實現(xiàn)針對不同類型數(shù)據(jù)庫的
Data Accessor,并根據(jù)客戶實際部署環(huán)境，通過類文件的靜態(tài)替換來實現(xiàn)。顯然，這樣的實現(xiàn)方式在面對大量客戶和復(fù)雜的部署環(huán)境時，將大大增加部署和維護(hù)工作的難度和復(fù)雜性。回憶一下“開閉原則”(Open-Close Principle) –對擴(kuò)展開放，對修改封閉。我們應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，將此類因素帶來的變動(類的靜態(tài)替換)屏蔽在系統(tǒng)之外。
為了實現(xiàn)跨數(shù)據(jù)庫平臺移植，或者展開來說，為了支持不同數(shù)據(jù)訪問機制之間的可配置切換，我們需要在目前的DAO層引入Factory模式和Proxy模式。
這里所謂的不同數(shù)據(jù)訪問機制，包括了不同數(shù)據(jù)庫本身的訪問實現(xiàn)，同時也包括了對于同一數(shù)據(jù)庫德不同訪問機制的兼容。例如我們的系統(tǒng)部署在小客戶環(huán)境中，可能采用了基于JDBC的實現(xiàn)，而在企業(yè)環(huán)境中部署時，可能采用CMP作為數(shù)據(jù)訪問的底層實現(xiàn)，以獲得服務(wù)器集群上的性能優(yōu)勢(CMP具體怎樣還有待商榷，這里暫且將其作為一個理由)。
Factory模式的引入
由于需要針對不同的數(shù)據(jù)庫訪問機制分別提供各自版本的Data Accessor實現(xiàn)，自然我們會想通過 Java Interface 定義一個調(diào)用接口，然后對這個調(diào)用接口實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫的 Data Accessor。通過以接口作為調(diào)用界面和實現(xiàn)規(guī)范，我們就可以避免代碼只能給對具體實現(xiàn)的依賴。
對于例子中的CustomerDAO而言，我們可以抽象出如下的接口：
代碼
- Public interface CustomerDAO{
- Public Customer getCustomer(String custID);
- Puboic void save (Customer customer);
- }
這里作為示例，提供了兩個實現(xiàn)，一個基于MySql數(shù)據(jù)庫，一個基于Oracle，對這里的簡單示例而言，基于Oracle和MySql的實現(xiàn)并沒有什么太大區(qū)別，只是為了說明系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)。
作為最常用的創(chuàng)建模式，Factory模式在這里起到來接接口和實現(xiàn)的橋梁作用。通過Factory模式，我們可以根據(jù)具體需要加載相應(yīng)得實現(xiàn)，并將此實現(xiàn)作為所對應(yīng)接口的一個實例提供給業(yè)務(wù)層使用：
代碼
- CustomerDAO custDAO =(CustomerDAO)DAOFactory.getDAO(CustomerDAO.class);
- Customer customer = custDAO.getCustomer(customerID);
通過上面的代碼我們可以看到，通過接口我們將具體的DAO實現(xiàn)從代碼中分離。
也就是說，業(yè)務(wù)層通過接口調(diào)用底層實現(xiàn)，具體的DAO實現(xiàn)類不會出現(xiàn)在我們的業(yè)務(wù)代碼中。而具體實現(xiàn)類在配置文件中加以配置，之后DAOFactory.getDAO方法通過讀取配置文件獲得當(dāng)前我們期望使用的視線類的類名，再通過Java Class動態(tài)加載機制加載后返回。
從而我們的代碼并不依賴于某個特定的實現(xiàn)類，只需要在部署的時候在配置文件中指定當(dāng)前采用的實現(xiàn)類即可。
本例中，為了提高性能，避免每次調(diào)用都讀取配置文件所引起的大量磁盤操作，采用了HashMap作為DAO緩存實現(xiàn)示例：
代碼
- package net.wanjin.lab.persistence.dao;
-
- import java.util.HashMap;
-
- public class DAOFactory {
-
- private static HashMap daoMap = null;
-
- /**
- * Return a implemetation instance of the specified DAO Interface
- * @return the DAO Implemmenation Class Instance
- */
- public static Object getDAO(Class daoInterface){
- initial();
- Object dao = daoMap.get(daoInterface);
- if(null ==dao){
- throw new DAOException("No Implementation found of DAO interface =>"
- +daoInterface.getName());
- }
- return dao;
- }
- /**
- * Initial the DAOFactory
- * Load DAO Interface and Implementation In daoMap for later use
- */
- public static synchronized void initial(){
- if(null==daoMap){
- daoMap =DAOConfig.load();//根據(jù)配置文件加載DAO實現(xiàn)配置
- }
- }
-
- }
代碼
- package net.wanjin.lab.persistence.dao;
-
- import java.util.Enumeration;
- import java.util.HashMap;
- import java.util.Properties;
-
- import org.apache.log4j.LogManager;
- import org.apache.log4j.Logger;
-
- /**
- * DAOConfig 類實現(xiàn)了配置文件的讀取功能，并根據(jù)配置文件中的內(nèi)容加載制定的接口和實現(xiàn)類；
- * @author Administrator
- */
-
- public class DAOConfig {
-
- private static Logger logger = LogManager.getLogger(DAOConfig.class);
-
- private static final String DAO_CONFIG_FILE="dao.xml";
- private static final String DAO_CONFIG_SECTION="DAO";
-
- /**
- * Load the DAO Interface_Implementation into a HashMap
- * @return
- */
-
- public static synchronized HashMap load(){
- HashMap map = new HashMap();
-
- JFigLocator jfigLocator = new JFigLocator(DAO_CONFIG_FILE);
- JFigIF daoConfig = JFig.getInstance(jfigLocator);
- Properties prop = daoConfig.getSectionAsProperties(DAO_CONFIG_SECTION);
-
- Enumeration enumSection = prop.keys();
- while(enumSection.hasMoreElements()){
- String daoIface =(String)enumSection.nextElement();
- String daoImpl = prop.getProperty(daoIface);
- try{
- Class iface = ClassToolKit.loadClass(daoIface);
- Class impl = ClassToolKit.loadClass(daoImpl);
- //將接口作為HashMap索引，實現(xiàn)類作為值
- map.put(iface, impl);
- }catch(ClassNotFoundException e){
- logger.debug("No Class Found"+e);
- }
- }//while enumSection
- return map;
- }
- }[/code[code]]//dao.xml 文件
- <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
- <configuration>
- <section name="DAO">
- <entry key="net.wanjin.lab.persistence.dao.iface.CustomerDAO"
- value="net.wanjin.lab.persistence.dao.impl.CustomerDAOImp_Mysql"/>
-
- <entry key="net.wanjin.lab.persistence.dao.iface.PromotionDAO"
- value="net.wanjin.lab.persistence.dao.impl.PromotionDAOImp_Mysql"/>
- </section>
- </configuration>
DAOConfig中使用了JFig讀取XML配置文件(dao.xml),關(guān)于JFig的具體信息請參見http://jfig.sourceforge.net.
代碼
- package net.wanjin.lab.persistence.dao;
-
- public class ClassToolKit {
-
- public static Class loadClass(String className)
- throws ClassNotFoundException{
-
- Class cls = null;
- try{
- //首先嘗試用當(dāng)前ClassLoader加載
- cls = Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass(className);
- }catch(Exception e){
- e.printStackTrace();
- }
- if(cls == null){
- //如果通過當(dāng)前ClassLoader加載失敗，使用系統(tǒng)ClassLoader加載
- cls = Class.forName(className);
- }
- return cls;
- }
- }
這樣，通過接口與實現(xiàn)相分離，并結(jié)合DAOFactory動態(tài)加載實現(xiàn)類，我們實現(xiàn)了底層訪問實現(xiàn)的參數(shù)化配置功能。從而為增強產(chǎn)品的部署能力提供了強有力的支持。
經(jīng)過Factory模式的改造，我們業(yè)務(wù)層代碼也進(jìn)行了相應(yīng)得修改：
代碼
- package net.wanjin.lab.persistence.dao;
-
- import java.math.BigDecimal;
-
- import net.wanjin.lab.persistence.domain.Customer;
-
- public class Customers {
-
- public BigDecimal calcAmount(String customerID,BigDecimal amount){
-
- //根據(jù)客戶ID獲得客戶記錄
- CustomerDAO customerDAO = (CustomerDAO)DAOFactory.getDAO(CustomerDAO.class);
- Customer customer = customerDAO.getCustomer(customerID);
-
- //根據(jù)客戶等級獲得打折比率
- PromotionDAO promoDAO = (PromotionDAO)DAOFactory.getDAO(PromotionDAO.class);
- Promotion promotion = promoDAO.getPromotion(customer.getLevel());
-
- //累計客戶總消費，并更新數(shù)據(jù)庫
- customer.setSumAmount(customer.getSumAmount().add(amount));
- customerDAO.save(customer);
-
- //返回打折后金額
- return amount.multiply(promotion.getRatio());
-
- }
-
- }
似乎出現(xiàn)了一些Bad Smell,相對于改造前的calcAmount方法，這段代碼里混雜了一些數(shù)據(jù)訪問層的內(nèi)容，如DAOFactory.getDAO方法的調(diào)用。雖然有眾多的理由解釋引入DAOFactory.getDAO所帶來的好處，但事實是，無論有多好的理由新的設(shè)計必須避免影響業(yè)務(wù)邏輯代碼的可讀性。沒有哪家公司能說服你在自己的房屋中增加一條穿堂而過的管道，而理由是為了實施更好的供暖設(shè)計，我們軟件也一樣。
Proxy 模式的引入
為了保持業(yè)務(wù)代碼的簡潔，將Factory模式帶來的Bad Smell排除在系統(tǒng)之外。我們引入了結(jié)構(gòu)模式中的Proxy模式。
Proxy模式的作用事通過提供一個中間層(Proxy),將上層調(diào)用接口與下層實現(xiàn)相銜接，其標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)如下。
代碼
- package net.wanjin.lab.persistence.dao;
-
- import java.math.BigDecimal;
-
- public class DecoupleByDesign {
-
-
- public BigDecimal calcAmount(String customerID,BigDecimal amount){
-
- //根據(jù)客戶ID獲得客戶記錄
- Customer customer = CustomerProxy.getCustomer(customerID);
-
- //根據(jù)客戶等級獲得打折比率
- Promotion promotion = PromotionProxy.getPromotion(customer.getLevel());
-
- //累計客戶消費額，并更新數(shù)據(jù)庫
- customer.setSumAmount(customer.getSumAmount().add(amount));
- CusromerProxy.save(customer);
-
- //返回打折后金額
- return amount.multiply(promotion.getRatio());
- }
- }
Bad Smell消失了，業(yè)務(wù)層在次變得干凈簡潔。而CustomerProxy 和PromotionProxy做了些什么呢？其實很簡單：
代碼
- package net.wanjin.lab.persistence.dao;
-
- import java.math.BigDecimal;
-
- import net.wanjin.lab.persistence.domain.Customer;
-
- public class DecoupleByDesign {
-
-
- public BigDecimal calcAmount(String customerID,BigDecimal amount){
-
- //根據(jù)客戶ID獲得客戶記錄
- Customer customer = CustomerProxy.getCustomer(customerID);
-
- //根據(jù)客戶等級獲得打折比率
- Promotion promotion = PromotionProxy.getPromotion(customer.getLevel());
-
- //累計客戶消費額，并更新數(shù)據(jù)庫
- customer.setSumAmount(customer.getSumAmount().add(amount));
- CustomerProxy.save(customer);
-
- //返回打折后金額
- return amount.multiply(promotion.getRatio());
- }
- }
代碼
- package net.wanjin.lab.persistence.dao;
-
- public class PromotionProxy {
- /**
- * Get Promotion Object by Promotion Level
- * @param level
- * @return
- */
-
- public static Promotion getPromotion(int level){
- PromotionDAO promoDAO = (PromotionDAO)DAOFactory.getDAO(PromotionDAO.class);
- return promoDAO.getPromotion(level);
-
- }
-
- }
至此，通過Factory和Proxy模式的應(yīng)用，我們對原有的DAO模式進(jìn)行了改造，在不影響業(yè)務(wù)曾清晰性的前提下，提供了底層實現(xiàn)的參數(shù)配置化實現(xiàn)。
最后，讓我們通過下面這個Sequence Diagram再整體考察一下改造后的成果。
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